光纤法珀腔解调方法及装置和光纤法珀干涉仪制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤法珀腔解调方法及装置和光纤法珀干涉仪，该光纤法珀腔解调方法包括：获取干涉光纤法珀腔的光谱信号；采用不等距离散傅里叶变换对光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值，其中，第一腔长值的精度大于第一阈值，在第一腔长值的精度大于第一阈值时光纤法珀腔的腔长解调不会出现半波跳变；以及根据第一腔长值对光谱信号进行第二解调，得到光纤法珀腔的第二腔长值，其中，第二腔长值的精度大于第一腔长值的精度。通过本发明专利技术，解决了相关技术中光纤法珀腔腔长解调精度不高的问题，进而达到了提高光纤法珀腔的腔长解调精度的效果。

Optical fiber Fabry Perot demodulation method and device and optical fiber Fabry Perot interferometer

The invention discloses an optical fiber Fabry Perot demodulation method and device and optical fiber Fabry Perot interferometer, including the optical fiber Fabry Perot demodulation method: obtaining spectral signal interference optical fiber F-P cavity; the spectral signals were first demodulated by unequal distance dispersion Fourier transform, obtained the first optical fiber Fabry Perot cavity length value, the precision of the first cavity long value is greater than a first threshold value is greater than the first value in precision cavity length demodulation threshold optical fiber F-P cavity is not the first appearance of half wave jumping; and according to the first value of second cavity length demodulation of the signal spectrum, the second cavity fiber Fabry Perot cavity length, the cavity length accuracy of second the first value is greater than the precision cavity length. The invention solves the technology of optical fiber Fabry Perot cavity length demodulation accuracy is not high, and then improve the demodulation accuracy of optical fiber Fabry Perot cavity effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤法珀干涉仪领域，具体而言，涉及一种光纤法珀腔解调方法及装置和光纤法珀干涉仪。
技术介绍
光纤法珀干涉仪(即光纤Fabry-Perot干涉仪，简称为光纤FP干涉仪)，作为一种光纤传感器件，由于制作简单，稳定性好，精度高等优点已广泛应用于各种构件或环境检测。根据实际应用需要，结合不同封装，光纤FP干涉仪可成为温度传感器，压强传感器，应力/应变传感器和振动传感器等。由于相应环境参量(如温度、压力、应变等)的改变会导致FP腔腔长的变化，因此通过干涉光谱解调出腔长，便可获取待检测量信息。FP腔解调的主要方式有强度解调和相位解调，强度解调是最早使用的技术，简单易行但误差较大，目前主要使用的是精度较高的相位解调。针对宽谱光干涉光纤FP腔，常用的谱分析方法有条纹计数法，波长跟踪法，傅里叶变换法和拟合方法以及这些方法的改进和组合。条纹计数法根据干涉条纹周期和波长的关系来获得腔长的绝对值，但精度很低；波长跟踪法精度相对较高，但只有半波长的动态范围，而且存在半波跳变，其中，半波跳变是指由于算法因素导致解调出的腔长值与真实值会有二分之一波长的偏差；傅里叶变换法将周期信号变换到其频域，即对应到腔长信息，但其误差也不小。拟合方法通过构建精确的解调模型，扫描构造信号和实际信号，得到最接近实际信号时的腔长输出，拟合方法主要有相关法和最小二乘法等，这类解调方法可达到亚纳米精度，但是运算量大速度较慢，且也会出现半波跳变现象，影响腔长解调精度。针对相关技术中光纤法珀腔腔长解调精度不高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种光纤法珀腔解调方法及装置和光纤法珀干涉仪，以解决相关技术中光纤法珀腔腔长解调精度不高的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种光纤法珀腔解调方法。根据本专利技术的光纤法珀腔解调方法包括：获取干涉光纤法珀腔的光谱信号；采用不等距离散傅里叶变换对光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值，其中，第一腔长值的精度大于第一阈值，在第一腔长值的精度大于第一阈值时光纤法珀腔的腔长解调不会出现半波跳变；以及根据第一腔长值对光谱信号进行第二解调，得到光纤法珀腔的第二腔长值，其中，第二腔长值的精度大于第一腔长值的精度。进一步地，对光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值包括：采用不等距离散傅里叶变换对光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值。进一步地，在采用不等距离散傅里叶变换对光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值之前，方法还包括：将光谱信号与窗函数相乘，得到第一光谱信号，采用不等距离散傅里叶变换对光谱信号进行第一解调包括：采用不等距离散傅里叶变换对第一光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值。进一步地，根据第一腔长值对光谱信号进行第二解调，得到光纤法珀腔的第二腔长值包括：获取光谱信号的构造信号；根据第一腔长值计算光谱信号和构造信号的最小均方差估计值；以及根据最小均方差估计值确定光纤法珀腔的第二腔长值。进一步地，根据第一腔长值计算光谱信号和构造信号的最小均方差估计值包括：获取第一步长；根据第一腔长值和第一步长确定扫描范围；获取第二步长，其中，第二步长小于第一步长；从扫描范围内每隔第二步长进行取值，得到多个取值；分别根据多个取值计算光谱信号和构造信号的均方差估计值，得到多个均方差估计值；获取多个均方差估计值中最小的均方差估计值作为最小均方差估计值。进一步地，方法还包括：判断第二步长是否大于第二阈值；在判断出第二步长大于第二阈值时，继续获取第三步长，其中，第三步长小于第二步长；根据多个均方差估计值中最小的均方差估计值确定光纤法珀腔的第三腔长值；以及根据第三腔长值和第二步长确定扫描范围，其中，从扫描范围内每隔第三步长进行取值。为了实现上述目的，根据本专利技术的另一方面，提供了一种光纤法珀腔解调装置。该光纤法珀腔解调装置包括：第一获取单元，用于获取干涉光纤法珀腔的光谱信号；第一解调单元，用于采用不等距离散傅里叶变换对光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值，其中，第一腔长值的精度大于第一阈值，在第一腔长值的精度大于第一阈值时光纤法珀腔的腔长解调不会出现半波跳变；以及第二解调单元，用于根据第一腔长值对光谱信号进行第二解调，得到光纤法珀腔的第二腔长值，其中，第二腔长值的精度大于第一腔长值的精度。进一步地，第一解调单元用于采用不等距离散傅里叶变换对光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值。进一步地，装置还包括：运算单元，用于将光谱信号与窗函数相乘，得到第一光谱信号，第一解调单元用于采用不等距离散傅里叶变换对第一光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值。进一步地，第二解调单元包括：获取模块，用于获取光谱信号的构造信号；计算模块，用于根据第一腔长值计算光谱信号和构造信号的最小均方差估计值；以及确定模块，用于根据最小均方差估计值确定光纤法珀腔的第二腔长值。进一步地，计算模块包括：第一获取子模块，用于获取第一步长；第一确定子模块，用于根据第一腔长值和第一步长确定扫描范围；第二获取子模块，用于获取第二步长，其中，第二步长小于第一步长；取值子模块，用于从扫描范围内每隔第二步长进行取值，得到多个取值；计算子模块，用于分别根据多个取值计算光谱信号和构造信号的均方差估计值，得到多个均方差估计值；获取多个均方差估计值中最小的均方差估计值作为最小均方差估计值。进一步地，装置还包括：判断单元，用于判断第二步长是否大于第二阈值；第二获取单元，用于在判断出第二步长大于第二阈值时，获取第三步长，其中，第三步长小于第二步长；第一确定单元，用于根据多个均方差估计值中最小的均方差估计值确定光纤法珀腔的第三腔长值；以及第二确定单元，用于根据第三腔长值和第二步长确定扫描范围，其中，从扫描范围内每隔第三步长进行取值。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种光纤法珀干涉仪，光纤法珀干涉仪包括上述任意一个光纤法珀腔解调装置。通过本专利技术，采用获取干涉光纤法珀腔的光谱信号；采用不等距离散傅里叶变换对光谱信号进行第一解调，得到光纤法珀腔的第一腔长值，其中，第一腔长值的精度大于第一阈值，在第一腔长值的精度大于第一阈值时光纤法珀腔的腔长解调不会出现半波跳变；以及根据第一腔长值对光谱信号进行第二解调，得到光纤法珀腔的第二腔长值，其中，第二腔长值的精度大于第一腔长值的精度，解决了相关技术中光纤法珀腔腔长解调精度不高的问题，进而达到了提高光纤法珀腔腔长解调精度的效果。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的光纤法珀腔解调方法的流程图；图2是根据本专利技术实施例的三种傅里叶变换谱的示意图；图3是根据本专利技术实施例的光纤法珀腔压力传感器的测试系统示意图；图4是根据本专利技术实施例的光纤法珀腔压力传感器的定标曲线图；以及图5是根据本专利技术实施例的光纤法珀腔解调装置的示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤法珀腔解调方法，其特征在于，包括：获取干涉所述光纤法珀腔的光谱信号；采用不等距离散傅里叶变换对所述光谱信号进行第一解调，得到所述光纤法珀腔的第一腔长值，其中，所述第一腔长值的精度大于第一阈值，在所述第一腔长值的精度大于所述第一阈值时所述光纤法珀腔的腔长解调不会出现半波跳变；以及根据所述第一腔长值对所述光谱信号进行第二解调，得到所述光纤法珀腔的第二腔长值，其中，所述第二腔长值的精度大于所述第一腔长值的精度。

【技术特征摘要】
1.一种光纤法珀腔解调方法，其特征在于，包括：获取干涉所述光纤法珀腔的光谱信号；采用不等距离散傅里叶变换对所述光谱信号进行第一解调，得到所述光纤法珀腔的第一腔长值，其中，所述第一腔长值的精度大于第一阈值，在所述第一腔长值的精度大于所述第一阈值时所述光纤法珀腔的腔长解调不会出现半波跳变；以及根据所述第一腔长值对所述光谱信号进行第二解调，得到所述光纤法珀腔的第二腔长值，其中，所述第二腔长值的精度大于所述第一腔长值的精度。2.根据权利要求1所述的光纤法珀腔解调方法，其特征在于，在采用不等距离散傅里叶变换对所述光谱信号进行第一解调，得到所述光纤法珀腔的第一腔长值之前，所述方法还包括：将所述光谱信号与窗函数相乘，得到第一光谱信号，采用不等距离散傅里叶变换对所述光谱信号进行第一解调包括：采用不等距离散傅里叶变换对所述第一光谱信号进行第一解调，得到所述光纤法珀腔的第一腔长值。3.根据权利要求1所述的光纤法珀腔解调方法，其特征在于，根据所述第一腔长值对所述光谱信号进行第二解调，得到所述光纤法珀腔的第二腔长值包括：获取所述光谱信号的构造信号；根据所述第一腔长值计算所述光谱信号和所述构造信号的最小均方差估计值；以及根据所述最小均方差估计值确定所述光纤法珀腔的第二腔长值。4.根据权利要求3所述的光纤法珀腔解调方法，其特征在于，根据所述第一腔长值计算所述光谱信号和所述构造信号的最小均方差估计值包括：获取第一步长；根据所述第一腔长值和所述第一步长确定扫描范围；获取第二步长，其中，所述第二步长小于所述第一步长；从所述扫描范围内每隔所述第二步长进行取值，得到多个取值；分别根据所述多个取值计算所述光谱信号和所述构造信号的均方差估计值，
\t得到多个均方差估计值；获取所述多个均方差估计值中最小的均方差估计值作为最小均方差估计值。5.根据权利要求4所述的光纤法珀腔解调方法，其特征在于，所述方法还包括：判断所述第二步长是否大于第二阈值；在判断出所述第二步长大于所述第二阈值时，继续获取第三步长，其中，所述第三步长小于所述第二步长；根据所述多个均方差估计值中最小的均方差估计值确定所述光纤法珀腔的第三腔长值；以及根据所述第三腔长值和所述第二步长确定所述扫描范围，其中，从所述扫描范围内每隔所述第三步长进行取值。6.一种光纤法珀腔解调装置，其特征在于，包括：第一获取单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘勇，潘竟军，刘小光，芦志伟，胡承军，李庭强，段胜男，王宁博，努尔买买提，李士建，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11